均相催化
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第297页（2387字）
催化是化学工业的支柱。
催化可以分为多相催化和均相催化两大类型。目前，大多数工业催化剂还是多相催化剂。均相催化主要包括酸碱催化和有机金属催化两个方面。
均相催化剂以分子或离子水平独立起作用。
一般来说，其活性中心性质比较明确，反应动力学和机理也比较清楚。要开发新型催化剂和实现高效催化过程，其关键是加深对反应分子的活化和催化循环的控制机理的认识。
因此，发展均相催化意义不仅在于开发它们在工业上的直接应用，更重要的是从分子水平上揭开催化作用的奥秘。如中心金属及其价态的选择，配位体的电子效应和空间效应，活性物种的组成和结构，同核和异核多金属催化剂结构本质，催化循环的控制步骤等方面；深入认识催化过程中影响催化活性和选择性的种种因素，从而使整个催化科学发生飞跃。
均相催化主要有3个方面的应用：其一是在化工生产中的应用。
到目前为止，世界上每年至少有2000万吨有机化学产品是用均相催化反应生产的。
均相催化反应具有活性高、反应条件温和及高选择性的优点，因而，对未来化学工业的发展将有重要的影响；但是，也存在产物难以纯化的缺点。所以，目前的化学工业过程主要还是通过多相催化实现的；其二是用于催化过程的研究。
均相催化可以作为相应的多相催化过程的模型反应。通过对过渡金属络合物催化剂与催化反应中间体的研究，有助于从分子水平上理解催化反应机理，也可以用于酶催化的人工模拟，从而将为化工生产带来更为深刻的变化；其三是提供精细有机合成新方法。众所周知，现代有机合成化学的核心是开发新型的高选择性有机合成反应。这种反应应当具有如下的特点：反应条件温和，如反应能在中性、常温和常压条件下进行；高选择性，包括化学选择性、区域选择性、立体选择性和对映选择性；仅需加入少量催化剂，反应便可以反复顺利进行；无公害，反应过程中基本不生成和不排放对环境有害的废水、废气和废渣。显然，利用金属有机络合物所进行的均相催化反应是实现上述目标最有希望的途径。
表1 均相催化的发展年表
在基本有机化工方面，有3个里程碑都是以均相催化为基础的。
(1)由煤出发制成乙炔，转化为乙醛，是在汞盐催化下完成的；(2)由石油气出发，乙烯水合为乙醛是应用有机钯PdCl2(C2H4)完成的，在反应过程中加入氯化铜为辅助催化剂，完成了催化循环，其净反应则为乙烯氧化为乙醛；(3)由煤出发的合成气制成甲醇，羰基化变为乙酸是应用有机铑化合物完成的。此外，用丙烯和合成气在羰基钴存在下合成丁醛的方法，代替了过去从乙醛出发的醇醛缩合法；丙烯和水、一氧化碳以五羰基铁为催化剂生成正丁醇的Reppe法也已工业化，代替过去用粮食发酵制丁醇的方法。
1955年Ziegler-Natta催化剂的问世，不仅为均相催化和高分子化学开辟了新的研究领域。
而且也促进了整个化学工业的迅速发展。以四氯化钛和烷基铝组成的催化剂溶液不仅可使乙烯在温和的条件下聚合，生成高分子量聚乙烯，还可以使丙烯定向聚合为等规聚丙烯。几十年来，出现了一代又一代齐格勒催化剂，催化活性不断提高。
80年代以来，Kaminsky发现用甲基铝氧烷与二甲基二茂锆组成催化体系，每克锆可得100吨聚乙烯，催化效率高达1亿倍。
均相催化在精细有机化工方面的应用，是近年来所取得的突出成就。70年代，美国孟山都公司开发了用手性膦铑催化剂进行不对称氢化合成左旋多巴胺(L-Dopa)是均相催化工业的典型范例。L-Dopa是治疗帕金森病的特效药。生产1吨L-Dopa，只需要454g催化剂。在80年代，日本高砂香料公司用带有轴性不对称配位体BINAP的铑催化剂，实现了左旋薄荷醇的工业生产，催化剂用量为10－5mol，化学收率为98%，光学收率达到98．5%。
当前，均相催化研究的热点是：(1)均相催化用于碳一化学，即由煤或天然气制合成气，由此转化为甲醇，再以甲醇为原料合成一系列化工产品。由碳一化学取代传统的化学工艺路线，是历史的必然趋势；(2)新型金属有机络合物的合成及其在高选择性催化反应中的应用，特别是催化剂结构、活性与机理之间的关联；(3)均相催化剂多相化的研究。
。【参考文献】：
1 Jones W H. et al. Catalysis in Organic Synthesis , N. Y.Academic, 1980
2 Nakamura A, Tsutsui M. Principles and Application of Homogeneous Catalysis. N Y,Miley -Interscience, 1980
3 Colquhoum H M, et al. New Pathways for Organic Synthesis, Practical Application of Transition Metals. New York;Plenum Press, 1984
4 黄耀曾，钱延龙主编．金属有机化学进展．北京：化学工业出版社，1987
5 钱延龙，廖世键主编．均相催化进展．北京，化学工业出版社，1990
(华东理工大学博士生导师钱延龙、黄吉玲教授撰；黄耀曾院士审)